Question

（14分）二甲醚(CH₃OCH₃)和甲醇(CH₃OH)被称为21世纪的新型燃料。以CH₄和H₂O为原料制备二甲醚和甲醇的工业流程如下：

请填空：

（1）在一定条件下，反应室1中发生反应：CH₄(g)＋H₂O(g)CO(g)＋3H₂(g) △H＞0。

在其它条件不变的情况下降低温度，逆反应速率将         (填“增大”、“减小”或“不变”)。将1.0molCH₄和2.0molH₂O通入反应室1（假设容积为10L），1min末有0.1molCO生成，则1min内反应的平均速率v(H₂)=          mol·L^-1·min^-1。

（2）在一定条件下，已知反应室2的可逆反应除生成二甲醚外还生成了气态水，其化学方程式为                                                 。

（3）在压强为0.1MPa条件下，反应室3(容积为2L)中   0.2molCO与0.4molH₂在催化剂作用下反应生成甲醇：CO(g)＋2H₂(g) CH₃OH(g)，CO的平衡转化率与温度、压强的关系如右图所示，则：

① P₁        P₂  (填“<”、“>”或“=”)。

②在P₁压强下，100℃时，反应CO(g)＋2H₂(g)CH₃OH(g)的平衡常数K的值为         

 若温度不变，再加入1.0molCO后重新达到平衡，则CO的转化率           （填“增大”、“不变”或“减小”），CH₃OH的体积分数         （填“增大”、“不变”或“减小”）。

③在其它条件不变的情况下，反应室3再增加0.2molCO与0.4molH₂，达到新平衡时，CO的转化率     （填“增大”、“不变”或“减小”），c(CH₃OH)     0.1mol/L（填“>”、“<”或“ = ”）

Answer

（1）减小（1分） 0.03mol·L-1·min-1（2分）

（2）2CO+4H2CH3OCH3+H2O（2分，没写可逆符号扣1分）（3）① ＜（2分）

②100（2分）、减小（1分）、减小（1分）  ③增大（1分）、> （2分）

【解析】（1）降低温度，反应速率一定是减小的。根据方程式可知，0.1molCO生成，则同时生成氢气0.3mol，所以氢气的反应速率是                               。

（2）根据反应物和生成物并结合原子守恒可知，反应的方程式为

2CO+4H2CH3OCH3+H2O。

（3）①根据方程式可知，该反应是体积减小的。因此增大压强，平衡向正反应方向移动，CO的转化率增大，所以根据图像可判断，P1小于P2。

②根据图像可知，在P1压强下，100℃时，CO的转化率是0.5，所以平衡时生成甲醇0.1mol，浓度是0.05mol/L。剩余CO和氢气分别是0.1mol和0.2mol，浓度分别是0.05mol/L和0.1mol/L。因此平衡常数是；再加入CO，则平衡向正反应方向移动，但CO的转化率降低；如果此时氢气全部转化，则生成甲醇是0.2mol，剩余CO是1mol，则甲醇的含量是1/6＜1/4，即甲醇的含量是降低的。

③在其它条件不变的情况下，反应室3再增加0.2molCO与0.4molH2，则相当于增大压强，平衡向正反应方向移动，CO的转化率增大，甲醇的浓度大于0.1mol/L。